KR102595244B1 - 연료전지용 가습냉각 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지용 가습냉각 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게 연료전지 스택에 적절한 습도를 공급하기 위한 연료전지용 공기공급 장치 내에서 고습 공기를 연료 전지 스택에 공급할 때, 공급 공기의 냉각 및 가습 제어가 능동적이고 효과적으로 이루어지도록 하기 위한 연료전지용 가습냉각 장치에 관한 것이다.

Description

연료전지용 가습냉각 장치{Humidification and cooling device for fuel cell}
본 발명은 연료전지용 가습냉각 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게 연료전지 스택에 적절한 습도를 공급하기 위한 연료전지용 공기공급 장치 내에서 고습 공기를 연료 전지 스택에 공급할 때, 공급 공기의 냉각 및 가습 제어가 능동적이고 효과적으로 이루어지도록 하기 위한 연료전지용 가습냉각 장치에 관한 것이다.
연료전지 시스템은 전기에너지를 발생시키는 연료전지 스택, 연료전지 스택에 연료(수소)를 공급하는 연료공급시스템, 연료전지 스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기 중의 산소를 공급하는 공기공급 시스템(APS), 연료전지 스택의 운전온도를 제어하는 열 및 물관리 시스템(TMS) 등을 포함하여 구성되어 있다.
연료전지 셀의 기본구조는 양성자 교환막을 사이에 두고 전극/촉매와 가스 확산층을 샌드위치 모양으로 적층한 양성자 교환막전극(MEA: Membrane Electrod Assembly)으로 이루어져 있는데, 수소와 산소 등의 반응가스가 전극/촉매 판의 전체 면에서 촉매와 효과적으로 접촉하여 전기 화학 반응이 이루어져 전기를 발생시킨다.
즉, 고순도의 수소가 수소저장탱크로부터 연료전지의 연료극(anode)으로 운전 중 공급되고, 공기블로워를 포함하는 공기 공급 장치를 이용하여 대기중의 공기가 직접 연료전지의 공기극(cathode)으로 공급되며, 이에 연료전지 스택으로 공급된 수소가 연료극(anode)의 촉매에서 수소 이온과 전자로 분리되고, 분리된 수소이온은 전해질
막을 통해 공기극(cathode)으로 넘어가게 되며, 연이어 공기극에 공급된 산소는 외부도선을 통해 공기극으로 들어온 전자와 결합하여 물을 생성하면서 전기에너지를 발생시킨다.
이때, 상기 가스확산층 내의 습도를 적절하게 유지하여야만 양성자 교환막내의 습도가 유지되어 연료전지 시스템의 효율 및 성능을 향상시킬 수 있다.
따라서 연료전지 시스템에 적절한 습도를 공급 및 유지하는 방법으로 상기 공기 공급 시스템(APS: Air Processing System)을 통한 가습 기술이 적용되고 있으며, 상기 공기 공급 시스템은 공기 필터, 소음기, 에어 블로워, 가습기를 거쳐 스택으로 공기를 공급하는 구성으로 이루어져 있다.
또한, 상기 열 및 물관리 시스템(TMS)은 증류수(Distilled Water)를 연료전지 스택의 분리판 사이의 냉각수 유로를 통해 순환시키면서, 연료전지 스택을 일정 온도(60~70℃)를 유지시키는 일종의 냉각 장치이다.
열 및 물관리 시스템은 증류수(이하, 냉각수라 칭함)가 저장된 리저버와, 냉각수를 연료전지 스택의 내외부로 순환시키는 펌프와, 연료전지 스택을 순환하고 나온 냉각수로부터 금속이온을 제거하는 이온 제거기와, 연료전지 스택을 순환하고 나온 냉각수를 냉각시켜 다시 연료전지 스택으로 순환시키는 라디에이터를 포함하여 구성되어있다.
관련 선행특허로는, 도 1에 도시된 바와 같이, 국내공개특허공보 제2010-0058739호(공개일 2010.06.04, 명칭: 연료전지용 공기분리장치)에 연료전지 스택의 냉각수 배출라인 구간중 물 펌프와 라디에이터의 사이구간에 냉각수에 대한 유속 감소 및 원심력을 유도하여 공기를 제거하는 공기분리기(10)를 설치하고, 상기 공기분리기(10)를 가습기(38)에도 연결하여 공기가 제거된 냉각수를 가습기에 공급할 수 있도록 한 연료전지용 공기분리장치)가 개시된 바 있다.
이때, 상기 공기분리기는: 상기 물 펌프로부터의 냉각수 배출라인(32)이 연결되는 입구(14)가 상부 일측에 형성되고, 상기 라디에이터 측으로 연장되는 냉각수 배출라인(32)이 연결되는 출구(16)가 하부 일측에 형성된 소정 체적의 몸체부(12)와; 상기 냉각수의 유속감소 및 원심력 유도를 위해 상기 몸체부(12)내에 일체로 장착되는 유로 가이드(24)와; 상기 몸체부(12)의 상단 면에 장착되는 공기빼기수단(22); 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
그러나 도 1에 도시된 연료전지용 공기분리장치를 포함한 기존의 공기 공급시스템은 가습기 및 냉각장치의 부피가 커서, 차량 장착 시 공간 확보가 어려우며, 설계 자유도가 떨어지고, 엔진룸 내 공기의 흐름을 차단하여 다른 부품의 냉각에 악영향을 끼친다는 문제점이 있었다.
또한, 멤브레인 방식의 가습장치는 가습량 조절이 어렵고, 가습기의 내압성이 낮아 신뢰성이 저하된다는 문제점이 있었다.
국내공개특허공보 제2010-0058739호(공개일 2010.06.04, 명칭: 연료전지용 공기분리장치)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 연료전지 스택에 적절한 습도를 공급하기 위한 연료전지용 공기공급 장치 내에서 고습 공기를 연료 전지 스택에 공급할 때, 공급 공기의 냉각 및 가습 제어가 능동적이고 효과적으로 이루어지도록 하기 위한 연료전지용 가습냉각 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 연료전지용 가습냉각 장치는 연료전지용 공기 공급 장치에서, 연료전지 스택(3)의 공기극으로 가습 공기를 공급하는 가습냉각 장치(1)에 있어서, 공기압축기(2)로부터 공기가 유입되는 공기유입구(110)와, 공기가 연료전지 스택(3)의 공기극 측으로 배출되는 공기배출구(120)가 길이방향으로 양측에 형성된 하우징(100); 상기 하우징(100) 내부에서 공기 유동방향으로 일정 간격 이격되어 나란하게 배치되는 다수개의 튜브(200); 상기 튜브(200)의 양측 단부에 결합 고정되는 제1헤더탱크(310) 및 제2헤더탱크(320); 상기 제1헤더탱크(310)에 결합되며, 상기 공기압축기(2) 후류의 공기 일부와, 물이 혼합 분사되는 혼합 노즐부(400); 및 상기 제2헤더탱크(320)에 결합되어 상기 튜브(200)를 통과한 수증기 및 공기가 배출되며, 상기 공기압축기(2)와 연결되는 가습공기 배출구(500); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하우징(100)은 공기 유동방향으로 양측 면이 상기 공기유입구(110) 및 공기배출구(120) 측으로 갈수록 직경이 점차 줄어드는 깔때기 형태일 수 있다.
또한, 상기 가습냉각 장치(1)는 상기 공기 유입구와 연결되는 상기 하우징(100) 내부 공간에 공기 유동방향과 나란하게 연장 형성된 안내부(130)가 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
또한, 상기 혼합 노즐부(400)는 2류체 노즐로, 상기 공기압축기(2) 후류의 공기 일부가 유입되는 제1유입구(410)와, 물이 유입되는 제2유입구(420)와, 공기 및 물이 혼합되어 상기 제1헤더탱크(310) 측으로 유입되도록 연결되는 혼합배출구를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가습공기 배출구(500)는 상기 하우징(100)의 공기유입구(110)와 동일한 측의 상기 제2헤더탱크(320) 일측 면에 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2헤더탱크(320)는 상기 가습공기 배출구(500)가 형성된 측으로 갈수록 내부 면적이 점차 증가되는 형태일 수 있다.
또한, 상기 튜브(200)는 공기 유동방향으로 일정 간격 이격되어 다수개 배치되되, 폭 방향으로 2열 이상 배치될 수 있다.
또한, 상기 가습냉각 장치(1)는 다수개의 상기 튜브(200) 사이에 핀(600)이 개재될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지용 공기 공급 장치는 연료전지용 가습냉각 장치(1); 상기 연료전지용 가습냉각 장치(1)의 공기유입구(110)로 공기를 공급하는 공기압축기(2); 상기 가습냉각 장치(1)의 공기배출구(120)에서 공급된 가습 공기가 공기극으로 유입되는 연료전지 스택(3); 상기 공기압축기(2)의 후류와, 상기 혼합 노즐부(400)의 제1유입구(410) 사이에 연결되는 바이패스 유로(710); 및 상기 가습냉각 장치(1)의 가습공기 배출구(500)와, 상기 공기압축기(2)의 입구 사이에 연결되는 가습공기 전달유로(720); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연료전지용 공기 공급 장치는 상기 혼합 노즐부(400)의 제2유입구(420)와 연결되어 물을 공급하는 리저버를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 연료전지용 공기 공급 장치는 상기 혼합 노즐부(400)의 제2유입구(420)와 연료전지 배수장치가 연결되며, 연료전지 배기장치에 포집된 물이 재순환하여 이용될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 연료전지용 가습냉각 장치는 연료전지 스택에 적절한 습도를 공급하기 위한 연료전지용 공기공급 장치 내에서 고습 공기를 연료 전지 스택에 공급할 때, 공급 공기의 냉각 및 가습 제어가 능동적이고 효과적으로 이루어질 수 있다는 장점이 있다.
더욱 상세하게, 연료전지용 공기 공급 장치에서는 연료전지 발전을 위해 많은 공기가 공급되어야 하며, 공기 압축기에 의해 압축된 공기가 가열되어, 이를 냉각하기 위한 냉각장치와, 스택에 공급되는 공기의 습도 조절을 위한 가습장치가 필요하다.
본 발명은 이러한 기존의 냉각장치 및 가습장치를 통합한 장치로서, 공기압축기에 의해 공기의 온도가 올라가면, 물을 분사하여 증발시키고, 공기 유로에서 에너지를 흡수하는 과정을 통해 습도를 맞춰줄 수 있어 장치의 구성을 간소화하고, 부피 및 원가를 절감할 수 있다.
아울러, 본 발명은 공기압축기 후류의 공기 일부와 물이 혼합 분사되는 혼합 노즐부를 포함하는데, 이는 2류체 노즐로서, 고온 고압 공기의 일부가 바이패스 하여 혼합 노즐부로 공급된 다음, 물과 공기가 노즐 내부에서 골고루 혼합되어 미세 분사가 가능하며, 미세 분사된 물과 공기가 튜브를 통해 흐르면서 증발이 효과적으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명은 연료전지 배기장치에 포집된 물이 혼합 노즐부로 재순환되도록 함으로써, 물의 재활용을 통해 물이 바깥으로 버려지는 것을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 연료전기용 공기 공급 장치를 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지용 가습냉각 장치의 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지용 가습냉각 장치에서 하우징의 전면이 개방된 상태를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지용 가습냉각 장치의 분해사시도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지용 가습냉각 장치 내에서 공기 및 물의 유동을 나타낸 흐름도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지용 가습냉각 장치의 혼합 노즐부를 나타낸 개념도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지용 공기 공급 장치의 구성도.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 연료전지용 가습냉각 장치를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 연료전지용 가습냉각 장치(1)는 연료전지 스택(3)에 적절한 습도를 공급하기 위한 연료전지용 공기공급 장치 내에서 고습 공기를 연료전지 스택(3)에 공급할 때, 공급 공기의 냉각 및 가습 제어가 능동적이고 효과적으로 이루어지도록 하기 위한 것이다.
도 2 내지 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지용 가습냉각 장치(1)는 크게 하우징(100), 튜브(200), 제1헤더탱크(310), 제2헤더탱크(320), 혼합 노즐부(400), 및 가습공기 배출구(500)를 포함하여 형성된다.
먼저, 상기 하우징(100)은 공기 압축기로부터 공기가 유입되는 공기유입구(110)와, 공기가 연료전지 스택(3)의 공기극 측으로 배출되는 공기배출구(120)가 길이방향으로 양측에 형성된다.
상기 하우징(100) 내부에는 공기 유동방향으로 일정 간격 이격되어 나란하게 배치되는 다수개의 튜브(200)가 배치되고, 상기 튜브(200)의 양측 단부에는 제1헤더탱크(310) 및 제2헤더탱크(320)가 결합되는 구조를 갖는다.
이때, 상기 하우징(100)은 제1헤더탱크(310) 및 제2헤더탱크(320)와 브레이징 결합될 수 있으며, 상기 튜브(200) 또한 상기 제1헤더탱크(310) 및 제2헤더탱크(320)에 브레이징 결합될 수 있다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(100)에는 길이방향으로 일측에 공기유입구(110)가, 타측에 공기배출구(120)가 형성되며, 내부에 높이방향으로 길게 형성되는 튜브(200)가 길이방향으로 일정 간격 이격되어 배치된다.
또한, 상기 하우징(100)에는 높이방향으로 양측에 상기 제1헤더탱크(310) 및 제2헤더탱크(320)가 결합된다.
즉, 상기 하우징(100)은 높이방향으로 양측은 개방된 형태이며, 상기 제1헤더탱크(310) 및 제2헤더탱크(320)와의 결합으로, 튜브(200)가 하우징(100) 내부에서 일정 위치에 고정된다.
아울러, 상기 하우징(100)은 공기 유동방향으로 양측 면, 즉 길이방향으로 양측 면이 외측으로 갈수록 직경이 점차 줄어드는 깔때기 형태로 형성된다.
이는 상기 하우징(100)의 공기유입구(110)를 통해 유입되어 내부에 골고루 퍼지도록 하기 위함이며, 이후에도 상기 튜브(200)가 배치된 영역을 거쳐 공기배출구(120)로 배출되는 경로를 갖는 공기의 유동이 원활하도록 하기 위함이다.
이때, 상기 가습냉각 장치(1)는 상기 공기유입구(110)와 연결되는 상기 하우징(100) 내부 공간에 공기 유동방향과 나란하게 연장 형성된 안내부(130)가 적어도 하나 이상 형성된다.
상기 안내부(130)는 상기 하우징(100)의 공기유입구(110) 측, 깔때기 형태로 형성된 영역에 배치되며, 공기가 점점 퍼지는 방향과 나란하게 일정 간격으로 다수개 배치될 수 있다.
다음으로, 상기 혼합 노즐부(400)는 상기 제1헤더탱크(310)에 결합되며, 상기 압축기 후류의 공기 일부와, 물이 혼합된다.
상기 혼합노즐부는 도 6과 같이 2류체 노즐일 수 있으며, 상기 공기압축기(2) 후류의 공기 일부가 유입되는 제1유입구(410)와, 물이 유입되는 제2유입구(420)와, 공기 및 물이 혼합되어 상기 제1헤더탱크(310) 측으로 유입되도록 연결되는 혼합배출구를 포함할 수 있다.
2류체 노즐은 물과 공기를 내부에서 혼합되도록 하는데, 공기가 강하게 유동하면서 물을 끌고 나가는 방식으로 동작된다.
상기 혼합노즐부의 혼합배출구는 상기 제1헤더탱크(310)와 연통되어, 물, 공기가 혼합된 상태로 상기 제1헤더탱크(310)에 미세 분사된다.
이후, 분사된 물 공기는 상기 튜브(200)를 통해 흐르면서 증발되며, 이 과정에서 상기 하우징(100) 내부에 유동되는 고온 고압 공기의 열을 흡수한 다음, 상기 제2헤더탱크(320)에 형성된 가습공기 배출구(500)를 통해 다시 상기 공기압축기(2)로 재순환된다.
이때, 상기 가습공기 배출구(500)는 상기 하우징(100)의 공기유입구(110)와 동일한 측의 상기 제2헤더탱크(320) 일측 면에 형성되는데, 이는 공기압축기(2)가 위치한 측으로, 가급적 연결배관의 길이가 최대한 짧게 하기 위함이다.
상기 가습공기 배출구(500)가 형성되는 제2헤더탱크(320)는 상기 가습공기 배출구(500)가 형성된 측으로 갈수록 내부 면적이 점자 증가함으로써, 내부 유동 저항을 최소화한다.
한편, 도 2 내지 도 5에 도시된 것처럼, 상기 튜브(200)는 공기 유동방향으로 일정 간격 이격되어 다수개 배치되되, 폭 방향으로 2열 이상 배치될 수 있다.
물론, 상기 튜브(200)는 1열로 배치될 수도 있지만, 내부에 유동되는 고온고압 공기와의 접촉 면적을 증가시키기 위해, 2열 이상인 것이 바람직하다. 하지만, 상기 튜브(200)가 너무 많이 배치될 경우, 무게가 증가하고, 내부에 공기가 유동될 공간이 너무 협소해져 오히려 공기 유동 저항이 커질 수 있으므로, 적절히 배치해야 할 것이다.
또한, 상기 연료전지용 가습냉각 장치(1)는 다수개의 상기 튜브(200) 사이에 핀(600)이 개재됨으로써, 전열면적을 증대시킬 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지용 공기 공급 장치는 상술한 바와 같은 구성을 가진 연료전지용 가습냉각 장치(1)와, 공기압축기(2), 연료전지 스택(3), 바이패스 유로(710), 가습공기 전달유로(720)를 포함한다.
상기 공기압축기(2)는 상기 연료전지용 가습냉각 장치(1)의 공기유입구(110)로 고온 고압의 공기를 공급하며, 상기 가습냉각 장치(1)의 공기배출구(120)에서 공급된 가습 공기는 상기 연료전지 스택(3)으로 공급된다.
상기 바이패스 유로(710)는 상기 공기압축기(2)의 후류와, 상기 혼합 노즐부(400)의 제2유입구(420) 사이에 연결되는 유로로서, 고온고압의 공기가 상기 혼합 노즐부(400)로 공급되어 물과 함께 혼합 분사될 수 있도록 한다.
다음으로, 상기 가습공기 전달유로(720)는 상기 가습냉각 장치(1)의 가습공기 배출구(500)와, 상기 공기압축기(2)의 입구 사이에 연결되는 가습공기 전달유로(720)이다.
상기 연료전지용 공기 공급 장치는 상기 혼합 노즐부(400)의 제2유입구(420)와 연결되어 물을 공급하는 리저버를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 리저버에 저장된 물은 상기 연료전지용 가습냉각 장치(1)에 공급되어 증발됨으로써, 연료전지의 가습에 사용된다.
다른 실시 예로, 상기 연료전지용 공기 공급 장치는 상기 혼합 노즐부(400)의 제2유입구(420)와 연료전지 배수장치가 연결되며, 연료전지 배기장치에 포집된 물이 재순환하여 이용될 수도 있다. 이 경우, 상기 연료전지용 공기 공급 장치는 물을 별도로 공급하지 않고, 연료전지 배기장치에서 포집된 물이 계속해서 순환하는 구조를 가지므로, 전체적인 구성이 간소화될 수 있다.
본 발명의 연료전지용 공기 공급 장치의 동작을 설명하면,
먼저, 상기 공기압축기(2)의 구동에 의해 공기압축기(2)로 공기가 유입되며, 상기 공기압축기(2) 후류의 공기 온도가 상승하게 된다.
상기 공기압축기(2)의 후류는 상기 연료전지용 가습냉각 장치(1)의 공기유입구(110)와, 상기 바이패스 유로(710)가 연결된다.
상기 혼합 노즐부(400)에서는 상기 바이패스 유로(710)를 통해 고온 고압의 공기는 유입되면서 물이 분사되고, 혼합된 물과 공기는 상기 가습냉각 장치(1)의 튜브(200)를 통과하는 과정에서 증발하면서 상기 공기유입구(110)를 통해 유입된 고온 고압 공기의 열을 흡수하게 된다.
이를 통해 발생된 수증기와 공기는 상기 제2헤더탱크(320)의 가습공기 배출구(500)를 통해 다시 상기 공기압축기(2)로 유입되며, 상기 가습냉각 장치(1)의 공기유입구(110) 및 공기배출구(120)를 지나 연료전지 스택(3)의 공기극으로 이동하게 된다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 연료전지용 가습냉각 장치(1)는 연료전지 스택(3)에 적절한 습도를 공급하기 위한 연료전지용 공기공급 장치 내에서 고습 공기를 연료 전지 스택(3)에 공급할 때, 공급 공기의 냉각 및 가습 제어가 능동적이고 효과적으로 이루어질 수 있다.
즉, 본 발명은기존의 냉각장치 및 가습장치를 통합한 장치로서, 공기압축기(2)에 의해 공기의 온도가 올라가면, 물을 분사하여 증발시키고, 공기 유로에서 에너지를 흡수하는 과정을 통해 습도를 맞춰줄 수 있어 장치의 구성을 간소화하고, 부피 및 원가를 절감할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1: 연료전지용 가습냉각 장치
2: 공기압축기
3: 연료전지 스택
100: 하우징
110: 공기유입구 120: 공기배출구
130: 안내부
200: 튜브
310: 제1헤더탱크 320: 제2헤더탱크
400: 혼합 노즐부
410: 제1유입구 420: 제2유입구
500: 가습공기 배출구
600: 핀
710: 바이패스 유로 720: 가습공기 전달유로

Claims (11)

  1. 연료전지용 공기 공급 장치에서, 연료전지 스택(3)의 공기극으로 가습 공기를 공급하는 가습냉각 장치(1)에 있어서,
    공기압축기(2)로부터 공기가 유입되는 공기유입구(110)와, 공기가 연료전지 스택(3)의 공기극 측으로 배출되는 공기배출구(120)가 길이방향으로 양측에 형성된 하우징(100);
    상기 하우징(100) 내부에서 공기 유동방향으로 일정 간격 이격되어 나란하게 배치되는 다수개의 튜브(200);
    상기 튜브(200)의 양측 단부에 결합 고정되는 제1헤더탱크(310) 및 제2헤더탱크(320);
    상기 제1헤더탱크(310)에 결합되며, 상기 공기압축기(2) 후류의 공기 일부와, 물이 혼합 분사되는 혼합 노즐부(400); 및
    상기 제2헤더탱크(320)에 결합되어 상기 튜브(200)를 통과한 수증기 및 공기가 배출되며, 상기 공기압축기(2)와 연결되는 가습공기 배출구(500); 를 포함하고,
    상기 하우징(100)은
    공기 유동방향으로 양측 면이 상기 공기유입구(110) 및 공기배출구(120) 측으로 갈수록 직경이 점차 줄어드는 깔때기 형태이며,
    상기 가습냉각 장치(1)는
    상기 공기 유입구와 연결되는 상기 하우징(100) 내부 공간에 공기 유동방향과 나란하게 연장 형성된 안내부(130)가 적어도 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 가습냉각 장치.
  2. 연료전지용 공기 공급 장치에서, 연료전지 스택(3)의 공기극으로 가습 공기를 공급하는 가습냉각 장치(1)에 있어서,
    공기압축기(2)로부터 공기가 유입되는 공기유입구(110)와, 공기가 연료전지 스택(3)의 공기극 측으로 배출되는 공기배출구(120)가 길이방향으로 양측에 형성된 하우징(100);
    상기 하우징(100) 내부에서 공기 유동방향으로 일정 간격 이격되어 나란하게 배치되는 다수개의 튜브(200);
    상기 튜브(200)의 양측 단부에 결합 고정되는 제1헤더탱크(310) 및 제2헤더탱크(320);
    상기 제1헤더탱크(310)에 결합되며, 상기 공기압축기(2) 후류의 공기 일부와, 물이 혼합 분사되는 혼합 노즐부(400); 및
    상기 제2헤더탱크(320)에 결합되어 상기 튜브(200)를 통과한 수증기 및 공기가 배출되며, 상기 공기압축기(2)와 연결되는 가습공기 배출구(500); 를
    포함하되,
    상기 가습공기 배출구(500)는
    상기 하우징(100)의 공기유입구(110)와 동일한 측의 상기 제2헤더탱크(320) 일측 면에 형성되며,
    상기 제2헤더탱크(320)는
    상기 가습공기 배출구(500)가 형성된 측으로 갈수록 내부 면적이 점차 증가되는 형태인 것을 특징으로 하는 가습냉각 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하우징(100)은
    공기 유동방향으로 양측 면이 상기 공기유입구(110) 및 공기배출구(120) 측으로 갈수록 직경이 점차 줄어드는 깔때기 형태인 것을 특징으로 하는 가습냉각 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가습냉각 장치(1)는
    상기 공기 유입구와 연결되는 상기 하우징(100) 내부 공간에 공기 유동방향과 나란하게 연장 형성된 안내부(130)가 적어도 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 가습냉각 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 혼합 노즐부(400)는
    2류체 노즐로,
    상기 공기압축기(2) 후류의 공기 일부가 유입되는 제1유입구(410)와, 물이 유입되는 제2유입구(420)와, 공기 및 물이 혼합되어 상기 제1헤더탱크(310) 측으로 유입되도록 연결되는 혼합배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 가습냉각 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 튜브(200)는
    공기 유동방향으로 일정 간격 이격되어 다수개 배치되되,
    폭 방향으로 2열 이상 배치되는 것을 특징으로 하는 가습냉각 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가습냉각 장치(1)는
    다수개의 상기 튜브(200) 사이에 핀(600)이 개재되는 것을 특징으로 하는 가습냉각 장치.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 의한 연료전지용 가습냉각 장치(1);
    상기 연료전지용 가습냉각 장치(1)의 공기유입구(110)로 공기를 공급하는 공기압축기(2);
    상기 가습냉각 장치(1)의 공기배출구(120)에서 공급된 가습 공기가 공기극으로 유입되는 연료전지 스택(3);
    상기 공기압축기(2)의 후류와, 상기 혼합 노즐부(400)의 제1유입구(410) 사이에 연결되는 바이패스 유로(710); 및
    상기 가습냉각 장치(1)의 가습공기 배출구(500)와, 상기 공기압축기(2)의 입구 사이에 연결되는 가습공기 전달유로(720); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 공기 공급 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 연료전지용 공기 공급 장치는
    상기 혼합 노즐부(400)의 제2유입구(420)와 연결되어 물을 공급하는 리저버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 공기 공급 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 연료전지용 공기 공급 장치는
    상기 혼합 노즐부(400)의 제2유입구(420)와 연료전지 배수장치가 연결되며,
    연료전지 배기장치에 포집된 물이 재순환하여 이용되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 공기 공급 장치.
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